Παρασκευή και χημική τροποποίηση νανοδομών άνθρακα με σκοπό τη βελτίωση της ικανότητας αποθήκευσης αερίων και ατμών

Abstract

Carbon nanotubes (CNTs) are an allotropic form of carbon like graphite, diamond and fullerenes. CNTs were first synthesized in 19912 by Sumio Iijima. The basic reason for the intense study of CNTs is their unusual mechanical and unique electrical properties for applications in chemistry, physics and generally in nanotechnology. Particularly, chemical functionalization of carbon nanotubes took place in order to optimize their sorption and catalytic properties, and on the other hand synthesis of carbon nanotube arrays with magnetic properties and composite anodized alumina templated carbon nanotube membranes for sorption and separation applications. a) Single walled carbon nanotubes, with high carboxylic acid content, were chemically modified in order to develop their hydrophilic and organophilic analogues. b) Gold nanoparticles were supported on carbon nanotubes for low temperature catalytic oxidation of CO. c) Pd-doped carbon nanotubes were used for hydrogen storage. d) Preparation of carbon nanotube modified alumina membranes. e) Synthesis of aligned carbon nanotubes with magnetic properties. f) Synthesis and characterization of carbon nanotube membranes.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα αποτελούν μια αλλοτροπική μορφή του άνθρακα όπως είναι ο γραφίτης, το διαμάντι και τα φουλλερένια. Συνετέθησαν και δημοσιεύτηκε η αντίστοιχη εργασία στο περιοδικό Nature το 1991 από τον Sumio Iijima. Η βασική αιτία της επισταμένης μελέτης τους είναι οι ασυνήθιστες μηχανικές και οι μοναδικές ηλεκτρονικές ιδιότητές τους, οι οποίες επιτρέπουν τη χρήση τους σε εφαρμογές που αφορούν τη χημεία, τη φυσική και την νανοτεχνολογία εν γένει. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκαν χημικές τροποποιήσεις των νανοσωλήνων άνθρακα για εφαρμογές σε πειράματα ροφήσεων και κατάλυσης όσο και παρασκευή συστοιχιών νανοσωλήνων άνθρακα και των αντίστοιχων μεμβρανών με εφαρμογές σε πειράματα ροφήσεων και διαχωρισμών. Συγκεκριμένα: α) Νανοσωλήνες άνθρακα απλού τοιχώματος οι οποίοι έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε καρβοξυλικές ομάδες υπέστην χημική τροποποίηση προκειμένου να προκύψουν τα υδρόφιλα και οργανόφιλα παράγωγά τους. β) Νανοσωματίδια χρυσού (Au) αποτέθηκαν επάνω σε νανοσωλήνες άνθρακα για να επιτευχθεί οξείδωση του CO σε χαμηλές θερμοκρασίες. γ) Νανοσωματίδια παλλαδίου (Pd) αποτέθηκαν στους νανοσωλήνες για την αύξηση της χωρητικότητας αποθήκευσης υδρογόνου, δ) Τροποποιήθηκαν μεμβράνες ανοδικής αργιλίας με νανοσωλήνες και ε) παρασκευάστηκαν συστοιχίες νανοσωλήνων άνθρακα και στ) μεμβράνες νανοσωλήνων άνθρακα.